JPH0641126Y2 - 球体の回転駆動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、球体の表面粗さを測定するために球体を支持
して回転駆動する球体の回転駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、球体の表面粗さ測定のために、球体を支持し
て回転させるような回転駆動装置は現在のところ知られ
ていない。

ところで、円柱や円筒などの回転体の円周方向の表面粗
さ測定などを行う場合、平行配置された一対のローラに
前記回転体を支持し、一方のローラを回転させることで
前記回転体を回転させる形式の回転駆動装置が利用され
ている。しかし、この装置で球体を支持して回転させよ
うとしても、球体がローラの軸線方向に転がって測定が
不可能である。

これに対し、前述のローラの一方に円周方向に連続した
溝等を設けて球体を係合させ、球体の本来の回転を阻害
することなく、ローラの一定位置に支持する試みがなさ
れている。

例えば、第６図に示す回転駆動装置60は、フレーム61に
平行配置された一対のローラ62,63と、これらを回転駆
動する回転駆動用モータ64とを備え、さらに一方のロー
ラ63には円周方向に連続して断面略Ｖ字状の溝部65が形
成されている。このため、球体66を両ローラ62,63に載
置し、その際に溝部65に係合させておくことにより、球
体66はローラ62,63に沿った移動を規制され、一定位置
でローラ62,63に回転駆動される。

〔考案が解決しようとする課題〕

このような回転駆動装置では、溝部によって球体は三点
で二つのローラに支持され、ローラの軸線方向に転がる
ことはない。しかし、従来の回転駆動装置では一対のロ
ーラのうちの一方のみを駆動していたため、球体の重量
が軽い場合など、他方のローラからの摩擦力が作用して
球体を円滑に回転させることができない。これに対し、
両方のローラを等速度で同時に駆動することにより、球
体を円滑に回転させることができる。

ところが、前記第６図の回転駆動装置60のように溝部65
を設けて球体66を係合させる場合に、両方のローラ62,6
3を各々回転駆動しようとすると、各ローラ62,63と球体
66とが接する三点の角速度を一定にする必要がでてく
る。

すなわち、第７図に示すように、球体66をローラ63の溝
部65に係合させた場合、接点のローラ63の回転軸A₂に対
する回転半径R₁はローラ63の半径R₀と等しいが、球体66
の回転軸A₁に対する回転半径r₁は球体66の半径r₀より小
さくなり、ローラ63が与える球体66の角速度は本来の角
速度すなわちローラ62が与える角速度より増加する。ま
た、第８図に示すように、球体66が比較的小径の場合、
球体66とローラ63とは溝部65を形成する円錐面67,68に
おいて接触し、接点の球体66側の回転半径r₁がローラ63
の半径R₀より小さくなるうえ、ローラ63側の回転半径R₁
もローラ63の半径R₀より小さくなり、ローラ62,63の各
々が球体66に与える角速度の相違は一層複雑となる。

従って、前記第６図で示す回転駆動装置60でローラ62,6
3の両方を回転駆動すると、球体66が安定して回転駆動
されないという問題がある。

このような問題に対し、第９図に示す回転駆動装置90の
ように、両方のローラ62,63に同様な溝部65を設け、各
ローラ63における回転半径の変化と等価な変化を生じさ
せることにより、ローラ62,63が与える球体66の角速度
を常に一致させることができる。しかし、この装置90で
は、各ローラ62,63にそれぞれ溝部65を加工する必要が
あるうえ、球体66を両方の溝部65が各二点づつの四点で
支持することになるため、各点が正確に接触するように
ローラ62,63相互の軸方向位置を調整する必要があり、
製造が煩雑となってコスト高になるという問題があっ
た。

本考案の目的は、回転駆動すべき球体を定位置に保持さ
せてローラの軸方向に移動することを防ぎ得るととも
に、この球体を所望どおりの速度で安定して回転駆動す
ることができる球体の回転駆動装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、二つのローラが球体を三点で支持し、かつそ
の三点における球体への回転駆動力が共に等しい角速度
となるように構成した球体の回転駆動装置である。

その詳細な構成は、軸方向が平行に配置され、球体を載
置支持する二つのローラと、回転駆動用モータを有し、
前記二つのローラを同じ方向かつ同じ周速度で回転駆動
する回転駆動手段とを備え、上記二つのローラのいずれ
か一方に球体を支持するための括れ部が形成され、加え
てその括れ部を構成するローラの軸方向に対向する二つ
の面は、中心が括れ部のあるローラの軸線上に位置しか
つ径が括れ部のあるローラの径と同じである球の部分曲
面となるようにするということである。

〔作用〕

このように構成された本考案において、同期駆動手段を
出力させると、二つのローラは共に等しい周速度で回転
して、それぞれ球体に回転駆動力を与える。この際、括
れ部のないローラに支持されている球体の部位は、球体
の半径を中心とする円状に上記周速度の回転駆動力を受
ける。

他方、括れ部のあるローラに支持されている球体の部位
は、この部位と球体の回転軸とを結ぶ距離を半径とする
円状に、上記周速度に対して、球体を支持する括れ部の
部分球面の部位に対応する周速度で回転駆動力を受け
る。

このため、予め等しい周速度で回転される括れ部を設け
たローラおよび設けないローラは、それぞれ球体を等し
い角速度で回転駆動するため、球体を常に安定した状態
で回転駆動することができ、以上により本考案は前記目
的を達成する。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。し
かし、この実施例によって本考案が限定されるものでは
ない。

第１図に示す球体の回転駆動装置１は、底板11、背板12
および両側の軸支板13,14により形成された略ベンチ状
のフレーム10を有し、このフレーム10の開放された上部
には一対の載物ローラ15,16が平行配置されている。各
載物ローラ15,16は、それぞれ両端を軸支板13,14に回動
自在に支持されている。また、回転駆動装置１は、内部
に回転駆動用モータ20を備えており、載物ローラ15,16
を回転させることにより相互の間隔部分に載置された球
体２を回転させ、表面粗さ測定機３の接触子４によって
球体２の円周方向の表面粗さの測定を行うように構成さ
れている。

ここで、回転駆動用モータ20は、電動モータを用いたモ
ータ部21に減速機構22を同軸接続して形成され、出力軸
23に所期の回転力を発生可能である。また、モータ部21
には回転計24が接続され、これらのモータ部21および回
転計24はコネクタ25を介して図示しない制御装置に接続
されており、回転計24からのフィードバックにより出力
軸23の回転数を正確に制御される。

球体の回転駆動装置１は、第２図ないし第４図に示すよ
うに、出力軸23が回転盤41に係合して回転が摩擦伝動
し、かつ回転盤41が載物ローラ15,16に係合して回転が
摩擦伝動するように構成されている。更に、球体の回転
駆動装置１は、上記二つの摩擦伝動による回転が、係合
である接触の押圧力を調節して、出力軸23と回転盤41及
び回転盤41と載物ローラ15,16がころがり接触となり得
るための手段を設けて構成されている。つまり、以下の
とおりである。

回転駆動用モータ20は、ブラケット31にビス32によって
取付け固定されている。なお、このブラケット31は、略
筒状の上下を切欠いて形成され、固定ねじ33により軸支
板13に取付け固定されている。この固定ねじ33を挿通さ
せる通孔34は上下方向の長孔とされ、ブラケット31は任
意の高さで固定可能である。

ここで、底板11にはブラケット31に当接する一対の調整
ねじ35が螺合され、各々の突出長さを調整することによ
りブラケット31の固定高さを調整可能である。

また、ブラケット31内に挿入された出力軸23は、軸支板
15に回動自在に配置された回転盤41にころがり接触し得
るように突出されている。

更に、回転盤41は、ブッシュ42を介してハットねじ43に
同軸状に挿通されたうえ、先端に螺合された止めねじ44
により抜け止めされている。このハットねじ43は、反対
側から挿通された固定ねじ45により軸支板13に取付けら
れている。ここで、固定ねじ45を挿通させる通孔46は上
下方向の長孔とされ、かつ幅を固定ねじ45よりやや広く
形成されており、よって回転盤41の固定位置を調整可能
となっている。

球体の回転駆動装置１は、第４図に示すように、回転盤
41が一対の載物ローラ15,16の間の直下に配置され、載
物ローラ15,16のそれぞれの円周面に均等にころがり接
触する状態で固定されており、回転駆動用モータ20の出
力軸23から伝達される回転力を両ローラ15,16に同時に
伝達し、両ローラ15,16を共に等しい周速度で回転させ
るように構成され、これらにより同期駆動手段５が構成
されている。

球体の回転駆動装置１は第１図に示すように、載物ロー
ラ16に球体２を係合可能な括れ部50が形成されている。
この括れ部部50は、部分球面形状の係合面51,52を対向
配置し、かつ両者を連絡する小径の連結部53を備えて構
成されたものである。従って、球体２をローラ15上で一
点、ローラ16の括れ部50が二点の計三点で支持させる
と、括れ部50に載置された球体２は、同期駆動手段５に
よって同期回転される載物ローラ15,16の各々に回転駆
動され、ローラ15,16と平行な軸線まわりに回転可能で
あるが、係合面51,52間に保持されてローラ15,16に沿っ
た移動を規制される。

括れ部50は、第５図に示すように、係合面51,52の形状
が部分球面形状であって、その部分球面形状の球の径は
ローラ16の径に等しく、かつ球の中心はローラ16の回転
軸上に位置して形成されている。よって、係合面51,52
の周囲は載物ローラ16の円柱面に滑らかに連続され、括
れ部50に載置された球体２は常に係合面51,52の各々と
接触する。

以下において、球体の回転駆動装置１の使用を説明す
る。

まず、球体２をローラ15上で一点、ローラ16の括れ部50
上で二点の計三点で支持されるように載物ローラ15,16
に載置する。ここで、球体２はいわゆる三点支持により
安定に載置されているから、ローラ15,16の円周方向に
回転可能であるが、載物ローラ16の軸方向への移動が規
制されるから、球体２がローラ15,16の軸方向に転がっ
て移動するということは起きない。

次に、同期駆動手段５を起動し、回転駆動用モータ20の
出力軸23ところがり接触する回転盤41を回転させること
により、回転盤41ところがり接触する一対の載物ローラ
15,16が同時に等しい周速度で回転駆動される。等しい
周速度で回転駆動されたローラ15,16はそれぞれ、球体
２に回転駆動力を与える。ここで、ローラ15に支持され
ている球体２の部位は、球体２の半径を半径とする円状
に上記周速度の回転駆動力を受ける。つまり、ローラ1
5,16の等しい周速度をＶ、球体２の半径をr₀とすると、
球体２の回転軸A₁に直交する半径r₀の円部分で角速度V/
r₀で回転駆動される。

他方、ローラ16に支持されている球体２の部位は、この
部位と球体２の回転軸A₁とを結ぶ距離を半径とする円状
に、上記周速度に対して、球体２を支持する括れ部50の
部分球面の部位に対応する周速度で回転駆動力を受け
る。つまり、括れ部50の部分曲面のもととなる球の中心
O₂と球体２の中心O₁とを結ぶ線分Ｎがローラ16の回転軸
A₂となす角をθとすると、球体２は球体２の中心O₁で回
転軸A₁と角度θで交わる部分、つまり回転軸A₁を中心に
半径がr₀Sinθとなる円状の球体２の部分において、V S
inθの周速度で回転駆動される。

ここで、球体２が括れ部50から受けている回転駆動力を
周速度V Sinθから角速度ωに変換すると、V Sinθ＝ω
・r₀Sinθであることより、ω＝V/r₀が得られる。

以上より、球体２はローラ15の支持部分およびローラ16
の支持部分である括れ部50において共に等しい角速度で
回転駆動される。従って、球体２は所望どおりの速度で
安定して回転し、球体２の表面粗さの測定に何ら支障は
来さない。測定者は、所望どおりの速度で安定して回転
している球体２の表面粗さを接触子４からの検出により
測定機３によって知ることができる。

このような本実施例によれば、以下に示すような効果が
得られる。

すなわち、球体２を載置する載物ローラ15,16のうち、
一方の載物ローラ16に括れ部50を形成することにより、
一対の係合面51,52に球体２を下方に嵌合状に二点で支
持させていることにより、この嵌合方向と直交する方向
である載物ローラ16の軸方向の移動を規制して球体２を
所定位置に保ち、球体がローラ15,16の軸方向に移動す
るということは生じない。

また、括れ部50を構成する対向する二つの面を、中心が
載物ローラ16の回転軸上に位置し、かつ径がローラ16の
径と同じである球の部分曲面としたこと、およびローラ
15,16が同じ周速度で回転する構成としたことによっ
て、ローラ15,16に載置して回転駆動される球体２は、
ローラ15,16の径の大きさ、ローラ15,16の周速度の大き
さおよび球体２の径の大きさに拘らず、球体２はローラ
15,16から共に等しい角速度の回転駆動力を受けて回転
する。従って、球体２は所望の速度で安定して回転する
から、球体２の表面粗さを測定する上で何ら差し支える
ことは生じない。

なお、一対の載物ローラ15,16を、各々にころがり接触
する回転盤41および回転駆動用モータ部20を含む同期駆
動手段５によって等しい周速度で回転させることができ
る。

さらに、各ローラ15,16による球体２の角速度が自動的
に一致されるため、従来のように一対のローラの各々に
係合用の溝部等を加工する必要がなく、かつ両ローラの
溝部を合わせる等の調整が必要がなく、製造を容易にで
きる。

また、載物ローラ15,16を平行に延びる一対の棒状とし
たため、これらの間隔部分に各々に沿って円筒あるいは
円柱といった円筒状回転体を載置し、その周面の表面粗
さ測定を行うこともでき、球体以外の表面測定にも広く
利用することができる。

一方、同期駆動手段５においては、回転駆動用モータ20
の出力軸23から回転盤41、および載物ローラ15,16に至
る回転伝達にころがり接触を利用したため、回転の伝達
を円滑にすることができ、回転の遊びやむらの発生ある
いは騒音等の発生を低減できるうえ、精密な回転送り動
作が可能である。従って、表面粗さ測定機における測定
データの角度位置との同期を正確にでき、より精度の高
い測定結果を得ることができる。

また、回転盤41のころがり接触により載物ローラ15,16
の周面を駆動するため、両ローラ15,16の周速度を自動
的に一致させることができ、載物ローラ15,16の径の大
きさに制約を受けることがなく、広範囲の球体２の測定
に適用できる。

なお、載物ローラ15,16の周面や係合面51,52、あるいは
回転盤41や回転駆動用モータ20の出力軸23等のころがり
接触する部分には、適宜摩擦係数の大きな材料のコーテ
ィングを施し、あるいはシート等を張り着けたりしても
よく、伝達する回転力をより大きくできるとともに、よ
り確実かつ正確な回転駆動を行うことができる。

また、回転盤41や載物ローラ15,16の軸支部分には、適
宜ボール軸受等を介装してもよく、回転抵抗を減らすこ
とにより、回転動作の円滑性をより向上することができ
る。

さらに、同期駆動手段５は前記実施例のような回転盤41
および回転駆動用モータ20を用いたものに限らず、要す
るに一対の載物ローラ15,16を同期駆動できるような構
造であればよく、実際にあたって最適な機構等を採用す
ればよい。

一方、載物ローラ15,16、回転盤41、出力軸23等の径寸
法や長さ、材質は必要に応じて設定すればよく、また回
転駆動用モータ20の定格や形式、フレーム10の形状や材
質等も実施にあたって適宜選択すればよい。

特に、載物ローラ15,16の外径は測定作業中などに随時
変更してもよく、各ローラ15,16が互いに異なる外径で
あってもよく、当接状態が確実であれば各ローラ15,16
の周速度は共通の回転盤41により自ずと一致されるた
め、球体２の安定した駆動を常時維持できる。

また、前記実施例では載物ローラ15,16を各々棒状と
し、一方の載物ローラ16の中間部分に括れ部50を設けて
半球状の係合面51,52を対向させたが、載物ローラ16お
よび係合面51,52は他の手段により形成してもよい。

例えば、半径が等しい２個の球体を小径の連結部53によ
り連結して略ハンドバーベル状の載物ローラ16を形成
し、両球体の中心を結ぶ軸線が平行となるように載物ロ
ーラ15に沿って配置してもよい。このような載物ローラ
16においては、両球体の互いに対向する側の半球面によ
り一対の係合面51,52が形成される。ここで、係合面51,
52の中心は当然両球体の中心となり、係合面51,52の半
径は各球体の半径、すなわち両球体を包絡する仮想的な
周面で与えられる載物ローラ16の半径に一致する。従っ
て、載物ローラ16を形成する両球体をローラ15と同じ周
速度となるように回転駆動することにより、前記実施例
と略同様な効果が得られ、球体２の安定駆動が可能であ
る。また、長尺の棒状部材には適用できないが、短尺の
円柱状回転体や球体２の測定用に特化させる場合には一
層の小型化が可能である。

〔考案の効果〕

この考案によれば、回転駆動すべき球体を定位置に保持
させてローラの軸方向に移動することを防ぎ得、かつ所
望どおりの速度で安定して回転駆動することができると
いう効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す斜視図、第２図は前記
実施例の要部を示す断面図、第３図は前記実施例の要部
を示す分解斜視図、第４図は前記第２図のIV-IV線を示
す断面図、第５図は前記実施例の要部を示す側面図、第
６図は従来例を示す上面図、第７図および第８図はそれ
ぞれ前記従来例の要部を示す側面図、第９図は別の従来
例を示す上面図である。 １……球体の回転駆動装置、２……球体、５……同期駆
動手段、15,16……載物ローラ、20……回転駆動用モー
タ、41……回転盤、50……括れ部、51,52……係合面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】球体の表面粗さを測定するために、球体を
   支持して回転駆動する球体の回転駆動装置であって、 軸方向が平行に配置され、球体を載置支持する二つのロ
   ーラと、回転駆動用モータを有し、前記二つのローラを
   同じ方向かつ同じ周速度で回転駆動する回転駆動手段と
   を備え、 上記二つのローラのいずれか一方に球体を支持するため
   の括れ部が形成され、加えてその括れ部を構成するロー
   ラの軸方向に対向する二つの面は、中心が括れ部のある
   ローラの軸線上に位置しかつ径が括れ部のあるローラの
   径と同じである球の部分曲面である球体の回転駆動装
   置。